Robotik 1+2 | Diplom | Informatik | Universität Karlsruhe

Robotik 1+2 | Informatik

03.11.2005

Art der Hochschule:

Universität

Prüfungsort:

Karlsruhe

Studienfach:

Informatik

Art der Prüfung:

Diplom

Prüfungsfach:

Robotik 1+2

Dauer:

30-40 Minuten

Note:

2+;

Konntest du mit einem selbst gewählten Thema beginnen?

keine Angabe

Versucht der Prüfer bei Schwierigkeiten zu helfen?

keine Angabe

Prüfungsablauf / Tipps

Die anderen 4 SWS hatte ich bereits als Teilleistung als Note vorliegen.
Hat sich der Besuch / Nichtbesuch der Veranstaltung positiv / negativ ausgewirkt?
-->Keine Auswirkung.

Wie lange und wie hast Du Dich alleine bzw. mit anderen vorbereitet?
-->Alleine, 4 Wochen. 7 Tage a 6 Std. Robotik 1 Skriptzusammenfassung erstellt, dann analog für Robotik 2 7 Tage, dann 7 Tage erlernen/verstehen/Lücken beseitigen /tägl. 2-3 Std), dann 3-4 Tage Wiederholen ca. 5 Stunden pro Tag.

Welche Tipps zur Vorbereitung kannst Du geben?
(Wichtige / Unwichtige Teile des Stoffes, gute Bücher / Skripten, Lernstil)
--> unwichtig: fast alles.
***** wollte keine Details, nur Konzepte, Herangehensweisen, Planungsvorgehen, NASREM-Hierachie (H-Modul)
Bestimmt sinnvoll, das Roboter-Praktikum zu machen und/oder einen HiWiJob bei ***** für praktisches Verständnis.
Bücher: gut sind: Gerthsen (Kinematik/Dynamik), *****/Huck-Informationsverarbeitung i.d. Robotik (Nur Anhang), Wikipedia.de für Details.
Da die Folien so schon viel zu detailiert waren, ist es sinnvoll, den Stoff hierarchisch zu ordnen, Mindmaps etc, um einen Überblick zu bekommen, was wie zusammenhängt.

Prüfungsfragen

Zusammengefaßt: Herleitung nur für kubischen Spline; Beweise: keine; ***** wollte auf ein umfassendes Abwägen/Entscheiden für eine Lösung und Skizzierung der einzelnen Schritte, wie man praktisch rangeht, hinaus; Nicht zum Stoff: Problemlösungsverfahren aus allg. Informatik.

D: Sie haben hier eine kinematische Kette mit 6 Gelenken und Manipulator (zeichnet alles dabei hin). Da ist ein BKS, da der TCP (zeichnet). Wie geht’s jetzt weiter?
I: Wenn Sie auf die Koordinatenumrechnung hinaus wollen, dann müssen wir zunächst für jedes Gelenk ein Koordinatensystem festlegen…
D: (unterbricht): Dann machen Sie das doch mal.
I: zeichne ein paar Koordinatensysteme ein..
D: Was muss man beachten?
I: Kommt drauf an. Da gibt es verschiedene Umrechnungsverfahren. Bsp: DH-Tranformation mit hom. 4x4-Matrizen, dann (Bedingungen DH aufgezählt)
D: Die Ursprünge liegen nicht unbedingt in den Gelenken. (Zeichnet windschief liegende Gelenke und die Schnittpunkte der Drehachsen). Wo legen Sie hier die Ursprünge hin?
I: Z-Achse= Drehachse, x-Achse = Armverlängerung, je nachdem in welcher Richtung BKS/TCP liegen (zeichne dabei Achsen ein)
D: (unterbricht) Ja und wenn es rechtsdrehend ist, dann ist der Rest ja eindeutig.
I: Ja.
D: Sie haben hier also diese 4 Punkte, die abgefahren werden sollen. Was gibt’s da für Möglichkeiten?
I: Mann kann die Bahn linear interpolieren oder zirkulär…
D: (unterbricht) Dann machen Sie doch mal
I: (Verbinde die Punkte auf dem Papier mit Gerade). Dabei sind dann Randbedingungen in den Übergängen von einer zur anderen Gerade zu beachten.
D: (erzählt irgendwas von Geschwindigkeiten). Was müssen Sie beachten?
I: Wie gesagt, beim Übergang von einer zur anderen Geraden sind Nebenbedingungen zu beachten, damit der Übergang stetig ist und die Gelenkbelastung nicht zu hoch.
D: Sie müssen doch berücksichtigen, dass die Geschwindigkeiten in den Eckpunkten klein genug sind und die Beschleunigung = 0.
I: Genau das meinte ich. Um diese Belastungen an den Eckpunkten zu vermeiden, kann man PTP od CP mit überschleifen benutzen, Polynome, Splines,..
D: (unterbr.) kubische Splines.
I: ja, u.a….Bezierkurven und B-Splines wären wohl die eleganteste Methode.
D: Dann schreiben Sie doch mal so einen kubischen Spline hin.
I: (schreibe die allg. Formel für den kubischen Spline aus Folien auf)
D: Ja, dass ist ja ne ganz allgemeine Spline-Formel
I: Moment, die Bedingungen für die Parameter ai (schreibe die Gleichungen hin) machen es zum kubischen Spline, wobei (zähle NB auf)
D: Stellen Sie sich vor, der Roboter ist weit weg und wir haben eine Signalübertragungszeit von 6 sec. Wie programmieren Sie so einen Roboter?
I: (zähle Klassen von Progr.verfahren auf). Irgendein offline-Verfahren, modellgestützt, vielleicht aufgabenorientiert od. PdV (das war ein Fehler).
D: Also wenn sie hier so einen Sateliten haben (zeichnet einen Sat-Teil mit 2 Löchern, im einen Sitz ne Schraube, im anderen nicht, zeichnet einen Rob-Arm und ne Kamera), jetzt soll die Schraube vom einen ins andere Loch. Wie programmieren Sie das?
I: hmmm, sicherlich ist hier ein aufgabenorientierter Ansatz sinnvoll…
D: (unterbricht): Ja, dann schreiben sie doch mal das Programm hin mit APPROACH usw.
I: Wie soll ich Ihnen denn ein ganzes Rob-Programm hinschreiben? Hierachisch sieht das so aus, dass ich ne kompl. Aufgabenstellung habe, SCHRAUBE_VON_NACH(A,B), die dann zerlegt wird wie bspw. im NASREM-Modell, in Tasks, bsp. FAHRE_AN(A), diese dann in Elementaroperationen, bsp. APPROACH(A), welche dann wieder in Bewegungsprimitve, MOVETO(X,Y,Z) und diese durch IK in Servosteuerungssignale zerlegt werden.
D: Und was für Schritte sind nötig?
I: Ja, also der Rob muss in eine Anfahrposition fahren, dann an die Schraube heran bis er Zugreifen kann, dann weg davon, rüber zur anderen Anfahrposition und dort wieder bis zum Loch und dann, genau wie beim Rausschrauben, wieder reinschrauben.
D: Und sind sonst noch Probleme?
I: Der Rob. Muss natürlich korrekt positioniert werden, damit er genau senkrecht schraubt und nicht verkantet, wenn er die Drehbewegung macht.
D: es ist ja nicht nur eine Drehbewegung, Sie haben auch noch die Bew. entlang der Z-Achse..
I: ..wofür ich ne dynamische Regelung benutzen kann
D: Welchen Teil halten Sie für den kritischsten?
I: Sicherlich die Phasen nahe am Objekt oder die mit Objektkontakt, also wenn wir an die Schraube Ranfahren bis zum Kontakt und wenn wir die Schraube dann wieder in LochB schrauben wollen.
D: Genau (schaut dabei merkwürdig lange zu Vacek). Machen Sie das alles ohne Sensoren?
I: Nein, man kann Kontaktsensoren einsetzen, auch eine Kraft-Momenten-Dose hier(zeige dabei auf Greifer) und natürlich die von Ihnen eingezeichnete Kamera…Zum Abgleich des Umweltmodells und der realen Position kann man die Mahalonobisdistanz berechnen, welche…
D:(redet während ich rede ab …) Nun, das klingt ja alles so einfach. Was schätzen Sie denn wie lange so was bei der NASA dauert?
I: So ein Vorgang mit Schraube raus und dort wieder rein?
D: Ja
I: Mit den ganzen Sicherheitsüberprüfungen, ob der Roboter wirklich im beabsichtigten Zustand ist, etc. bestimmt ne halbe Stunde.
D: Richtig.
D: Was meinen Sie was da so lange dauert?
I: Natürlich muss der Roboter das erfolgreiche od. nicht erfolgreiche Ausführen einer jeden EO bestätigen, bevor das nächste Kommando freigegeben wird.
D: (erzählt was von Vakkumhauben und Schrauben, die da drin rumschweben und das Roboter die dann greifen)
I: In so einem Fall (wenn was schief geht) ist natürlich eine manuelle Benutzerinteraktion erforderlich.
D: Haben Sie noch Fragen (Vacek)?
V: Nein
(Endgeplänkel)

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